CN107616808A - 自动化口腔锥形束ct机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动化口腔锥形束CT机，其为解决现有同类产品较难使患者的头部、牙弓线在成像时快速处于水平状态，患者头部正中线与CT机正中定位线一致，影响图像重建和成影质量，造成辐射较大的技术问题而设计。该口腔锥形束CT机包括CBCT机部件、可控定位颌托和可控座椅，所述CBCT机部件的脸部扫描装置分别设有X射线发射器和探测板，其要点是所述CBCT机部件的脸部扫描装置内还分别设有人脸定位装置，脸部扫描装置的外径一侧分别设有角度传感器。该口腔锥形束CT机在三维重建时，同时将口腔扫描的区域在一水平线上排列，重建呈直线型排列的牙齿结构；重建结束，同时输出三维立体结构解剖图以及直线排列的口腔全景图。

Description

自动化口腔锥形束CT机

技术领域

本发明涉及口腔锥束CT机，是一种自动化口腔锥形束CT机。

背景技术

口腔锥束CT系统是本世纪初从欧美发达国家兴起的一种专用于口腔的新型、高端X射线影像设备，能在十几秒时间内完成患者口腔扫描，进而生成高精度的三维影像，彻底解决了口内牙片机、牙科全景机等传统口腔X射线设备影像重叠、畸变的问题，广泛应用于牙齿种植、阻生牙拔除、疑难牙体牙周疾病诊断、颞下颌关节检查、气道检查等各类临床应用，极大地提升了口腔疾病诊疗水平。上述口腔锥束CT系统在口腔医学中的应用，有口腔X线全景影像和CT两种最常用的影像诊断技术。近年来，锥形束CT(CBCT)技术得到快速发展，并以扫描时间短、放射剂量低、图像分辨率高、体积小、费用低等优势取代了传统CT，正逐渐成为口腔三维成像的首选。一次完整的CT扫描周期能够包含精确的结构三维数据，然后利用计算机软件对三维数据进行处理，完成三维立体解剖图像的构建。CT输出的图像为三维立体结构解剖图，而在牙科的诊断治疗中，医生往往需要观察口腔牙齿的全景图。

如中国专利文献中披露的申请号201510954620.3，申请公布日2016.05.25，发明名称“一种从三维牙科锥形束CT数据中提取全景图的方法”；该方法步骤如下：根据三维牙科锥形束 CT数据生成牙弓曲线；根据生成牙弓曲线提取三维口腔全景曲面；展开三维口腔全景曲面得到口腔全景图。但在牙弓线的识别中，要求上、下颌骨的咬合平面保持水平；如果上、下颌骨的咬合平面没有保持水平，那么在进行最大密度投影时，上、下牙弓就不能最大地重合起来。由此计算出的图像不仅增加拟合牙弓线的困难，而且拟合出来的牙弓线也不能正确地反映病人的牙弓形状。因此，要求输入的三维图像需要在摆正病人的位置，使患者上、下颌骨的咬合平面保持水平的情况下生成。

发明内容

为克服上述不足，本发明的目的是提供一种自动化口腔锥形束CT机，针对现有同类产品结构设计欠佳，较难使患者的头部、牙弓线在成像时快速处于水平状态，患者头部正中线与CT机正中定位线一致，影响图像重建和成影质量，造成辐射较大，以及使用效率较低的技术问题而设计，其目的是通过如下技术方案实现的。

一种自动化口腔锥形束CT机，该口腔锥形束CT机包括CBCT机部件、定位颌托和座椅，所述CBCT机部件的机架包括脸部扫描装置、机架摄像头、PC处理器和控制面板，对称设置的脸部扫描装置分别设有X射线发射器和探测板，CBCT机部件的其中一脸部扫描装置位于定位颌托的正前方，所述控制面板、机架摄像头，以及脸部扫描装置的X射线发射器、探测板通过线路与PC处理器连接，PC处理器内设有控制系统；其特征在于所述CBCT机部件的脸部扫描装置内还分别设有人脸定位装置，脸部扫描装置的外径一侧分别设有角度传感器，人脸定位装置、角度传感器通过线路与PC处理器连接。从而该口腔锥形束CT机的PC 处理器根据人脸定位装置、角度传感器能快速地捕捉到人脸的位置，确定人脸的位置后再启动脸部扫描装置，以及X射线发射器，从而减少了人体辐射，上述CBCT机部件即为CBCT 扫描仪。

所述脸部扫描装置的角度传感器处设有人体热敏感应器，人体热敏感应器通过线路与PC 处理器连接。从而该口腔锥形束CT机配合人体热敏感应器，能进一步提高人脸定位装置对于人脸和人体位置的捕捉。

所述控制面板设有面板摄像头和人脸识别装置，面板摄像头和人脸识别装置通过线路与 PC处理器连接。从而面板摄像头拍摄的人脸图像通过人脸识别装置识别后，将数据存储发送至PC处理器，患者在使用该口腔锥形束CT机前，脸部扫描装置即可建立扫描角度数据和模型，调整好扫描角度。

所述控制系统通过网络线路与网络预约系统连接，网络预约系统包括手机APP预约系统和网页预约系统，手机APP预约系统内设有人脸识别模块，网页预约系统设有脸部图像上传模块。从而患者通过网络预约的方式即可提供初步的人脸图像、相关疾病史、牙齿口腔病史等数据信息。

所述控制系统设有外接PC机插口，网络预约系统的数据后台设置于外接PC机。即无需在原设备上增加面板摄像头、人脸识别装置、网络预约系统等改进，将外接PC机连接该口腔锥形束CT机，即可配合该口腔锥形束CT机的PC处理器对数据进行采集、输入和处理。

所述座椅为可控座椅，所述控制面板，以及网络预约系统的手机APP预约系统和网页预约系统中设有身高输入设置，控制面板还设有身高测量仪，可控座椅设有高度自动调节机构，高度自动调节机构通过线路与PC处理器连接。从而根据提起的患者身高数据信息，可控座椅即可调节至舒适的坐姿高度，从而方便定位颌托的调节。

所述高度自动调节机构包括座椅电机、座椅螺杆和座椅行程感应器，可控座椅的坐垫底部管件中心轴一侧开口设有杆槽，杆槽内设有座椅螺杆，座椅螺杆的顶部与坐垫的底部连接，座椅螺杆的外径设有螺杆套，螺杆套的一侧设有锥齿，螺杆套的套齿轮与锥齿一端锥杆的锥齿轮啮合，锥齿的另一端齿头与扇形齿轮啮合，扇形齿轮通过止滑套和止滑件与座椅电机的转动轴连接，止滑套与止滑件之间楔形啮合，并设有扭簧，高度自动调节机构的座椅电机和座椅行程感应器通过线路与PC处理器连接。从而PC处理器根据数据发生指令至座椅电机，在该口腔锥形束CT机使用前自动调节可控座椅的使用高度。

所述定位颌托为可控定位颌托，即可控定位颌托底部设有颌托电机、颌托丝杆和颌托行程感应器，颌托电机和颌托行程感应器通过线路与PC处理器连接。从而PC处理器根据身高数据，以及人体坐于可控座椅后，可控定位颌托根据身高数据和人体坐姿情况自动调节颌托板的高度。

本发明结构设计合理，使用较为方便，网约和数据处理功能强大，自动化程度较高，检测速度较快，精确度较高，图像质量较好，辐射较小；其主要作为自动化口腔锥形束CT机使用，以及同类产品的结构改进。

附图说明

图1是本发明的实施例结构示意图。

图2是本发明的可控座椅内高度自动调节机构部分结构剖视示意图。

图3是图2的部分结构爆炸结构示意图。

附图序号及名称：1、CBCT机部件，2、可控定位颌托，3、可控座椅，4、人脸定位装置，5、座椅螺杆，6、伞形齿轮，7、螺杆套，8、锥齿，9、止滑套，10、扭簧，11、止滑件， 12、座椅电机。

具体实施方式

现结合附图，对本发明结构和使用作进一步描述。如图1-图3所示，该口腔锥形束CT 机包括CBCT机部件1、可控定位颌托2、可控座椅3、人脸定位装置4、角度传感器；其中，CBCT机部件包含X射线发射器、探测板，主要用于扫描人体，获取数据，重建头部三维信息；人脸定位装置主要用于人脸分析、定位，主要包括机架摄像头及图像处理模块，其安装在X射线发射器附近，人脸定位装置预先建立头部三维模型并动态显示，根据当前患者就坐的位置情况进行分析提取，判断当前位置是否能使牙弓线在成像时处于水平状态，及患者头部正中线与CBCT机正中定位线是否一致，确定CBCT机扫描的区域；角度传感器用于测量记录CBCT机旋转的角度，CBCT机初始状态时，角度传感器位于CBCT机正中定位线的左侧，此刻记为0度；当CBCT机结束工作时，角度传感器恢复到此位置；可控定位颌托和可控座椅用于调整患者的脸部和坐姿位置，根据人脸定位装置的判断结果控制定位颌托以及座椅的高度，使牙弓线在成像时处于水平状态及患者头部正中线与CBCT机正中定位线一致。

该口腔锥形束CT机的使用步骤具体如下：步骤一：患者坐于座椅，头部下巴放置于定位颌托，人脸定位装置根据摄像头采集到的图片信息确定当前人脸的位置，手动调整座椅和定位颌托高度，使得人脸整体高度位于图像的正中间；CBCT扫描仪旋转，分别获取人脸的正面和侧面，再由正面和侧面图片信息构建人脸三维模型，并实时跟踪人脸的运动，实时显示；步骤二：将CBCT扫描仪旋转至正面，患者微张双唇，摄像头采集图片，将图片信息进行分析，检测当前牙弓线是否在水平线上，即牙齿咬合面在图片中是否在同一行像素点上；根据成像结束，不断调整定位颌托，直至牙弓线保持在水平线上；步骤三：在摆正患者的位置后，根据现有的人脸三维模型精确定位口腔的位置区域，确定扫描区域；由于X射线对人体存在辐射伤害，在进行CBCT扫描时应当尽可能减少人体扫描面积，减少射线受面，减少人体对射线的吸收及可能造成的辐射伤害；步骤四：在确定了扫描的具体区域后，开始对口腔进行扫描；步骤五：CBCT扫描仪一次扫描能够得到精确反映口腔解剖结构的三维数据，并通过计算机三维可视化技术，将三维信息合成三维立体结构解剖图，经CBCT扫描仪扫描重建得到的牙全景图为曲面图，即牙齿呈弧状排列，部分牙齿存在重叠、遮挡。该口腔锥形束CT机在三维重建时，同时将口腔扫描的区域在一水平线上排列，重建呈直线型排列的牙齿结构；重建结束，同时输出三维立体结构解剖图以及直线排列的口腔全景图。

根据上述结构特点和使用步骤，该口腔锥形束CT机包括CBCT机部件、可控定位颌托和可控座椅，CBCT机部件的机架包括脸部扫描装置、机架摄像头、PC处理器和控制面板，对称设置的脸部扫描装置分别设有X射线发射器和探测板，CBCT机部件的其中一脸部扫描装置位于定位颌托的正前方，控制面板、机架摄像头，以及脸部扫描装置的X射线发射器、探测板通过线路与PC处理器连接，PC处理器内设有控制系统。CBCT机部件的脸部扫描装置内还分别设有人脸定位装置，脸部扫描装置的外径一侧分别设有角度传感器，人脸定位装置、角度传感器通过线路与PC处理器连接。同时，亦可在所述脸部扫描装置的角度传感器处设有人体热敏感应器，人体热敏感应器通过线路与PC处理器连接，进一步帮助人脸定位装置对于人脸的定位。在控制面板设有面板摄像头和人脸识别装置，面板摄像头和人脸识别装置通过线路与PC处理器连接，在该口腔锥形束CT机使用前输入人脸数据。以及控制系统通过网络线路与网络预约系统连接，网络预约系统包括手机APP预约系统和网页预约系统，手机APP预约系统内设有人脸识别模块，网页预约系统设有脸部图像上传模块，通过网络预约系统采用患者数据，加快该口腔锥形束CT机的使用效率。

根据上述网络预约系统的数据采集，亦可在脸部扫描装置的角度传感器处设有人体热敏感应器，配合角度传感器进一步确定人体的位置；在控制系统设有外接PC机插口，网络预约系统的数据后台设置于外接PC机，通过外接PC机与控制系统连接实现数据的采集、输入和处理；同时，采集的数据也包括患者身高的采集，从而在该口腔锥形束CT机使用前即可调节好可控座椅和可控定位颌托的高度，患者使用时进行局部微调后该口腔锥形束CT机即可快速使用和检测，从而进一步加快该口腔锥形束CT机的使用效率。如：在控制面板，以及网络预约系统的手机APP预约系统和网页预约系统中设有身高输入设置，控制面板还设有身高测量仪。如图2、图3所示，可控座椅的高度自动调节机构具体如下：可控座椅的坐垫底部管件中心轴一侧开口设有杆槽，杆槽内设有座椅螺杆5，座椅螺杆的顶部与坐垫的底部连接，座椅螺杆的外径设有螺杆套7，螺杆套的一侧设有锥齿8，螺杆套的套齿轮与锥齿一端锥杆的锥齿轮啮合，锥齿的另一端齿头与扇形齿轮6啮合，扇形齿轮通过止滑套9和止滑件11与座椅电机12的转动轴连接，止滑套与止滑件之间楔形啮合，并设有扭簧10，高度自动调节机构的座椅电机和座椅行程感应器通过线路与PC处理器连接。同时，可控定位颌托底部亦可设置颌托电机、颌托丝杆和颌托行程感应器，颌托电机和颌托行程感应器通过线路与PC处理器连接。从而通过PC处理器对于患者的身高数据分析后即可在该口腔锥形束CT机使用前，调节座椅和定位颌托，从而更进一步加快该口腔锥形束CT机的使用效率，增加检查的患者数量。

综上所述，该口腔锥形束CT机通过人脸定位系统对待检查的患者头部进行定位及三维模型构建、追踪，协助调整患者的头部；精确定位扫描区域，减少射线受面，生成三维立体结构解剖图以及直线排列的口腔全景图两种图像。该过程实现扫描自动化，减少了医生参与，同时减少了检查前对头部人为调整在成像时带来的误差。同时，该口腔锥形束CT机自动协助固定、调整患者的头部，使牙弓线在成像时处于水平状态；同时，使患者头部正中线与CT 机正中定位线一致，使得重建的图像左右对称，固定患者头部避免因患者头部运动而产生运动伪影，影响图片质量。从而精确确定扫描区域，减少患者身体接触X射线的受面，减少辐射。

Claims (9)

1.一种自动化口腔锥形束CT机，该口腔锥形束CT机包括CBCT机部件(1)、定位颌托和座椅，所述CBCT机部件的机架包括脸部扫描装置、机架摄像头、PC处理器和控制面板，对称设置的脸部扫描装置分别设有X射线发射器和探测板，CBCT机部件的其中一脸部扫描装置位于定位颌托的正前方，所述控制面板、机架摄像头，以及脸部扫描装置的X射线发射器、探测板通过线路与PC处理器连接，PC处理器内设有控制系统；其特征在于所述CBCT机部件(1)的脸部扫描装置内还分别设有人脸定位装置(4)，脸部扫描装置的外径一侧分别设有角度传感器，人脸定位装置、角度传感器通过线路与PC处理器连接。

2.根据权利要求1所述的自动化口腔锥形束CT机，其特征在于所述脸部扫描装置的角度传感器处设有人体热敏感应器，人体热敏感应器通过线路与PC处理器连接。

3.根据权利要求1所述的自动化口腔锥形束CT机，其特征在于所述控制面板设有面板摄像头和人脸识别装置，面板摄像头和人脸识别装置通过线路与PC处理器连接。

4.根据权利要求3所述的自动化口腔锥形束CT机，其特征在于所述控制系统通过网络线路与网络预约系统连接，网络预约系统包括手机APP预约系统和网页预约系统，手机APP预约系统内设有人脸识别模块，网页预约系统设有脸部图像上传模块。

5.根据权利要求4所述的自动化口腔锥形束CT机，其特征在于所述控制系统设有外接PC机插口，网络预约系统的数据后台设置于外接PC机。

6.根据权利要求4所述的自动化口腔锥形束CT机，其特征在于所述座椅为可控座椅(3)，所述控制面板，以及网络预约系统的手机APP预约系统和网页预约系统中设有身高输入设置，控制面板还设有身高测量仪，可控座椅设有高度自动调节机构，高度自动调节机构通过线路与PC处理器连接。

7.根据权利要求6所述的自动化口腔锥形束CT机，其特征在于所述高度自动调节机构包括座椅电机(12)、座椅螺杆(5)和座椅行程感应器，可控座椅(3)的坐垫底部管件中心轴一侧开口设有杆槽，杆槽内设有座椅螺杆，座椅螺杆的顶部与坐垫的底部连接，座椅螺杆的外径设有螺杆套(7)，螺杆套的一侧设有锥齿(8)，螺杆套的套齿轮与锥齿一端锥杆的锥齿轮啮合，锥齿的另一端齿头与扇形齿轮(6)啮合，扇形齿轮通过止滑套(9)和止滑件(11)与座椅电机的转动轴连接，止滑套与止滑件之间楔形啮合，并设有扭簧(10)，高度自动调节机构的座椅电机和座椅行程感应器通过线路与PC处理器连接。

8.根据权利要求6所述的自动化口腔锥形束CT机，其特征在于所述定位颌托为可控定位颌托(2)，即可控定位颌托底部设有颌托电机、颌托丝杆和颌托行程感应器，颌托电机和颌托行程感应器通过线路与PC处理器连接。

9.根据权利要求1所述的自动化口腔锥形束CT机，其特征在于该口腔锥形束CT机的使用步骤具体如下：

步骤一：患者坐于座椅，头部下巴放置于定位颌托，人脸定位装置根据摄像头采集到的图片信息确定当前人脸的位置，手动调整座椅和定位颌托高度，使得人脸整体高度位于图像的正中间；CBCT扫描仪旋转，分别获取人脸的正面和侧面，再由正面和侧面图片信息构建人脸三维模型，并实时跟踪人脸的运动，实时显示；

步骤二：将CBCT扫描仪旋转至正面，患者微张双唇，摄像头采集图片，将图片信息进行分析，检测当前牙弓线是否在水平线上，即牙齿咬合面在图片中是否在同一行像素点上；根据成像结束，不断调整定位颌托，直至牙弓线保持在水平线上；

步骤三：在摆正患者的位置后，根据现有的人脸三维模型精确定位口腔的位置区域，确定扫描区域；

步骤四：在确定了扫描的具体区域后，开始对口腔进行扫描；

步骤五：CBCT扫描仪一次扫描能够得到精确反映口腔解剖结构的三维数据，并通过计算机三维可视化技术，将三维信息合成三维立体结构解剖图，经CBCT扫描仪扫描重建得到的牙全景图为曲面图，即牙齿呈弧状排列，部分牙齿存在重叠、遮挡。